专利名称：包括用滚筒主弹簧驱动的发电机的一种钟表的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种电子钟表，它包括一个由人工或是自动缠绕的滚筒弹簧构成的能源，通过一个整流器将能源连接到为钟表的电子电路供电的一个交流发电机上。
在瑞士专利CH686332中公开了一种此类的钟表，该文献特别涉及到一种控制电路，用来使发电机的转速服从对应着钟表的准确运转速度的一个参考速度，来自滚筒弹簧的能量足以将这一转速维持在参考速度上。
控制电路是按照以下的方式工作的。在正常运转期间，直接连接到滚筒上的发电机的转速有可能过快，由此而产生的电压频率会超过由计时石英体确定的频率标准所获得的一个频率参考值。因此就需要对发电机进行制动，这是通过周期性地将发电机的电感线圈短路来实现的。当弹簧被绕满时，为了将发电机维持在正常速度，制动的次数很多，当弹簧中积累的能量被耗尽时，制动的次数逐渐减少。
控制电路是这样构成的，由于采用了CMOS的技术，它可以在低供电电压下工作。只要是供电电压足以使电路中的元件正常工作，控制电路的能耗和提供给电路的电压基本上成线性关系。实际上，如果供电电压下降到一个极限值以下，电路就会停止工作。因此，从低能耗的角度来看，在不佩戴的时候应该最大限度地保证钟表能自动运行，此时应该让控制电路在一个尽量靠近极限电压的限制电压下工作，但是要充分保证手表能准确工作。
然而，如果按照这种方式来设计钟表，或者是说选择的限制电压过于靠近其极限电压，由于发电机提供给控制电路的电压可能会因为发电机的转速变化而出现明显的变化，手表就有可能出现严重的工作故障(因而不能指示准确的时间)。这些变化有可能是各种外部因素造成的，这取决于钟表的佩戴方式。例如，发电机的转速在受到或多或少的猛烈振动或是在佩戴者剧烈运动时可能会发生变化。如果这种干扰因素对维持正常转速造成了影响，供电电压就可能下降到极限值以下。这样就会不可避免地造成钟表的运行不准。
本发明的作用是提供一种用一个控制电路来操作的钟表，提供给控制电路的供电电压基本上处在钟表的准确工作所要求的限定值附近，但是钟表的运行不会受到不规则的发电机转速的干扰。
本发明的电子钟表包括-一个发电机，用来产生第一预定电压U1的供电电压；-上面连接有弹簧的一个滚筒，用来驱动上述的发电机；-连接到上述滚筒上用于缠绕弹簧的一个缠绕机构；-同样用上述滚筒驱动的一组时间指针，以及-一个电子电路，它工作时所需要的低限供电电压至少应该达到第二预定值U2，上述电子电路包括一个时基电路和一个用来控制上述发电机转速的控制电路，以便按照额定速度来驱动上述的一组指针指示准确时间，上述钟表的特征在于还包括连接在上述发电机和上述电子电路之间的一个电压控制器，并且能够将其输出电压调节到上述第二限制值U2或是稍微高于这个值，并且上述第一预定值U1的绝对值
与上述第二预定值U2之间的比例满足一个关系式
＝k*U2，其中的k是一个系数，它至少对应着上述绝对值
在有人佩戴上述钟表时预期的最大变化率。
由于具备了这些特征，在有人佩戴时，尽管钟表的机械部件会受到运动的影响，钟表的电子电路所接收的供电电压仍足以避免操作的中断。
通过以下参照着附图
用非限制性实施例的方式所提供的说明可以进一步了解本发明的其他特征和优点，在下文中唯一的附图表示了本发明的钟表实施例的一个简化方框图。
以下参见附图，从图中可以看到，本发明的钟表包括一个用方框1表示的发电机，，它包括一个磁性转子2和至少一个线圈3。转子通过用虚线表示的轮系4机械连接到一个滚筒5上，滚筒中有一个弹簧6。可以用方框5a表示的一种人工或是自动的公知缠绕机构来缠绕这种弹簧。轮系4还连接到由一个时针7，一个分针8和一个秒针9构成的一组时间指针。指针之间通过惯用的方式按照适当的倍率连接到一起，并且刚性地连接到发电机1的转子上。因此，这些指针随着转子2的转动而转动。
在图示的实施例中，发电机1在它的端子1a和1b上提供第一预定值U1的交流额定电压，其预定的频率是21.3Hz。预定值U1的最大值或是绝对值U1对应的最大幅值例如是1.5伏。
值得注意的是，本发明并不仅限于提供交流电压的发电机，也可以使用能提供一种连续电压的发电机。
在本实施例中，将一个交流发电机1连接到一个全波整流器10，它所提供的连续电压U1’的值稍微小于发电机的交流电压值，其差别是由整流器10造成的通常是很小的损耗来决定的。
这种钟表还包括和一个集成电路11相关的石英振荡器12，集成电路的多个元件构成了发电机1的转速控制电路。标准频率的石英振荡器12向集成电路11的分频器13提供一个频率为32768Hz的脉冲信号，这种分频器可以用一个EEPROM电路构成。由分频器的端子14提供的信号频率对应着发电机1应该提供的额定频率，这样就能让指针7，8和9指示出准确的运行时间。在本实施例中，这一额定频率是21.3Hz。输出14被连接到一个上下计数器16的上计数输入端15。
发电机1的端子1a被连接到比较器17的一个输入端，它的另一个输入端连接到例如是地的一个参考电压源18。比较器17的输出被连接到上下计数器16的下计数输入端19。
当发电机的电压端子1a上升到稍微高于地电位时，比较器17就向上下计数器提供一个输出脉冲。接着，考虑到本实施例中的发电机1是严格地按照对应着21.3Hz频率的额定速度来转动的，每当发电机1的输出电压的变化结束时，上下计数器16的内容应该等于零。
上下计数器16的输出被连接到一个逻辑决定电路20，它根据某些预定的条件向输出端21提供一个输出信号，这些条件是由组成这一逻辑决定电路的一定数量的单元门电路提供的。
出现在输出端21的信号被提供给一个开关元件22的控制电极，它通过将发电机的线圈3短路来有选择地控制发电机1的制动。开关元件22可以是一个MOS晶体管，将它的源极-漏极电路连接在发电机1的端子1a和1b之间。
集成电路11包括供电端子23和24，它们分别为集成电路提供电压VSS和电压VDD。
值得注意的是，在构成了以本受让人的名义提出的欧洲专利申请EP97122585.1号的主题的一个特定实施例中仅仅描述了上述控制电路的特殊性。然而，本发明还可以有效地以不同类型的控制电路实现，用这些电路来控制钟表的运行。然而，还需要注意到集成电路11是一个低功耗电路，其工作时的供电电压远远低于由发电机1提供的额定电压U1的绝对值
按照本发明，供电端子23和24被连接到一个电压控制器25。该控制器被用来在它的输出端提供一个具有第二预定值U2的控制电压。该电压值相当于或是稍微大于用来维持集成电路11准确工作所需要的低限电压或是极限电压。电压控制器的输出电压U2应该被选择在集成电路11的限制操作电压之上的0％到5％之间，最好是选择在2％到5％之间。
控制器25的连续输出电压U2远远低于由发电机1提供的交流电压U1的最大值或是绝对值
。当有人佩戴着钟表时，电压值
和U2之间的关系可以表示成
＝k·U2，其中的系数k至少相当于发电机工作在非制动状态下时的发电机额定电压
的预期的最大变化率。此处的这种变化率的意思仅仅是由于佩戴者对钟表的机械作用使发电机的转速不规则造成了电压
出现波动而产生的变化率。同样，与集成电路11相比，电压控制器25还能够平滑出现在其输入端的任何波动，因此，它的电压总是能够至少等于维持准确操作所需要的低限值。在一个具体的实施例中，发电机额定电压在有人佩戴手表时的变化率可以达到20％，因此，系数k至少应该达到1.2。
仅仅作为一种象征性的实施例，可以按照以下的公式来选择电压值
＝1.5V，U2＝1V电压控制器可以采取用低功耗CMOS技术获得的任何一种适当的类型。
值得注意的是，本发明并非仅限于仅仅是为了举例而提供的上述实施例。
权利要求
1.一种电子钟表包括-一个发电机(1)，用来产生第一预定电压U1的供电电压；-上面连接有弹簧(6)的一个滚筒(5)，用来驱动上述发电机(1)；-连接到上述滚筒(5)上用于缠绕弹簧(6)的一个缠绕机构(5’)；-同样用上述滚筒(5)驱动的一组时间指针(7-9)，以及-一个电子电路(11，12)，它工作时所需要的低限供电电压至少应该达到第二预定值U2，上述电子电路包括一个时基电路(12)和一个用来控制上述发电机(1)转速的控制电路(11)，以便按照额定速度来驱动上述的一组指针(7-9)指示准确时间，上述钟表的特征在于还包括连接在上述发电机(1)和上述电子电路(11，12)之间的一个电压控制器(25)，并且能够将其输出电压调节到上述第二限制值U2或是稍微高于这个值，并且上述第一预定值U1的绝对值
与上述第二预定值U2之间的比例满足一个关系式
＝k*U2，其中的k是一个系数，它至少对应着上述绝对值
在有人佩戴上述钟表时预期的最大变化率。
2.按照权利要求1的钟表，其特征是系数k处在1.2和1.5之间。
3.按照权利要求1或2之一的钟表，其特征在于上述第二预定值U2比上述电子电路(11)能够维持工作的低限电压高出0％到5％，最好是高出2％到5％。
全文摘要
本发明的钟表包括一个用来产生第一预定值U1的供电电压的发电机(1),一个带有弹簧(5,6)的滚筒,一个缠绕机构(5’),以及一组指针(7—9)。钟表的电子电路(11,12)需要一个具有第二预定值U2的最低限供电电压。这种电路包括一个时基电路(12)和一个用来控制发电机转速的控制电路(11)。按照本发明,将一个电压控制器(25)连接在发电机和上述电子电路之间,用来将其输出电压调节到上述有限的第二值U2。第一预定值U1的绝对值U1与上述第二预定值之间的比例满足一个关系式U1=k*U2,其中的k是一个系数,它至少相当于上述绝对值U1在有人佩戴钟表时预期的最大变化率。
文档编号G04B1/00GK1229202SQ9910188
公开日1999年9月22日 申请日期1999年2月5日 优先权日1998年2月5日
发明者P-A·法里纳, J·J·博恩 申请人:阿苏拉布股份有限公司